紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)

1、3:16:05第九章第九章第九章第九章第九章第九章 紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光譜分析譜分析譜分析譜分析譜分析譜分析一一、紅外光譜的基團(tuán)頻率、紅外光譜的基團(tuán)頻率group frequency in IR二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰molecular structure and absorption peaks三、影響峰位移的因素三、影響峰位移的因素factors influenced peak shift 四、不飽和度四、不飽和度degree of unsaturation第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外

2、光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)infrared absorption spec-troscopy，IRinfrared spectroscopy and molecular structure 3:16:05第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié) IRIRIR譜圖解析譜圖解析譜圖解析譜圖解析譜圖解析譜圖解析一、基團(tuán)的特征頻率一、基團(tuán)的特征頻率一、基團(tuán)的特征頻率 group frequency in IR 與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率頻率基團(tuán)特征頻率（特征峰）基團(tuán)特征頻率（特征峰）

3、；例：例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺3:16:051 1內(nèi)部因素內(nèi)部因素（1）誘導(dǎo)效應(yīng)）誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（蘭移）二、影響基團(tuán)特征頻率的因素二、影響基團(tuán)特征頻率的因素二、影響基團(tuán)特征頻率的因素二、影響基團(tuán)特征頻率的因素二、影響基團(tuán)特征頻率的因素二、影響基團(tuán)特征頻率的因素化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率

4、不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。R-COR C=0 1715cm-1 ; R-CH O C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ; 3:16:05（2 2 2）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516851660cm -1cm -1cm -1cm -1R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;3:16:06（3 3 3）空間效應(yīng)）空間效應(yīng)）空

5、間效應(yīng)）空間效應(yīng)）空間效應(yīng)）空間效應(yīng)C H3060-3030 cm-12900-2800 cm-1C HC HC HC H1576cm-11611cm-11644cm- 11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222空間效應(yīng)包括空間效應(yīng)包括：環(huán)張力；空間位阻；3:16:06HC1385cm-11370 0cm-1CH3CH3CH3 s s C CC C骨架振動(dòng)骨架振動(dòng) 1:11:111551155cmcm-1-111701170cmcm-1-1CCH3CH31391-1381cm-11368-1366cm-14:5 4:5 1195 1195 cmcm-1-1 CC

6、H3CH3CH31395cm-11365cm-11:21:21250 1250 cmcm-1-1(4)(4)(4)振動(dòng)的偶合振動(dòng)的偶合振動(dòng)的偶合3:16:06酸酐的酸酐的C=O 雙吸收峰：雙吸收峰：18201750 cm-1 ，兩個(gè)羰基振，兩個(gè)羰基振動(dòng)偶合裂分；動(dòng)偶合裂分； 線性酸酐線性酸酐：兩吸收峰：兩吸收峰高度接近高度接近，高波數(shù)峰，高波數(shù)峰稍強(qiáng)；稍強(qiáng)； 環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)形結(jié)構(gòu)：低低波數(shù)峰波數(shù)峰強(qiáng)強(qiáng)；3:16:0640858764478480990493297310091230127613861408 1637166817711847衣糠酸酐 28542926 2966 31303427 50

7、55 60 65 70 75 80 85 90 95 100%T 1000 2000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)衣糠酸酐衣糠酸酐衣糠酸酐3:16:06丙酸酐的紅外光譜圖丙酸酐的紅外光譜圖3:16:066287348309169449881169121713101410143716321703衣糠酸 25362623 27353028-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55%T 1000 2000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)衣糠酸衣糠酸衣糠酸3:16:06（5 5 5 5 5 5）. . . . . .氫

8、鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) (分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對(duì)：對(duì)峰位峰位，峰峰強(qiáng)，峰形強(qiáng)，峰形產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動(dòng)頻率產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)，彎曲振動(dòng)向高波數(shù)方向向低波數(shù)方向移動(dòng)，彎曲振動(dòng)向高波數(shù)方向移動(dòng)，移動(dòng)，峰形變寬。峰形變寬。RHNORNHOHHC=ON-HN-H伸縮伸縮變形游離氫鍵16903500165034001620-15901650-1620 cm-1 cm-1 cm-1 cm-13:16:06羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸的羧酸的C=O 18201750 cm-1 ， 氫鍵，二分子締合體 1700 cm-1 3

9、:16:066287348309169449881169121713101410143716321703衣糠酸 25362623 27353028-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55%T 1000 2000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)衣糠酸衣糠酸衣糠酸3:16:063515cm-10 00101M M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同濃度的乙醇在四氯化碳中不同濃度的IR圖圖2950cm-12895 cm-1羥基受氫鍵的影響羥基受氫鍵的影響羥基受氫鍵的影響3:16:063:16:062. 2

10、. 2.外部因素外部因素外部因素w（1）試樣的狀態(tài)）試樣的狀態(tài)w對(duì)同一種物質(zhì)，其吸收頻率：氣態(tài)對(duì)同一種物質(zhì)，其吸收頻率：氣態(tài) 液液態(tài)態(tài)固態(tài)固態(tài)w（2）溶劑的極性）溶劑的極性w對(duì)同一種物質(zhì)，其吸收頻率：在非極性對(duì)同一種物質(zhì)，其吸收頻率：在非極性溶劑中溶劑中 極性溶劑極性溶劑3:16:06三、特征基團(tuán)頻率的劃分三、特征基團(tuán)頻率的劃分三、特征基團(tuán)頻率的劃分三、特征基團(tuán)頻率的劃分三、特征基團(tuán)頻率的劃分三、特征基團(tuán)頻率的劃分常見的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：常見的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000 400cm-1依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：(1)4000 250

11、0 cm-1 XH伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)2500 1900 cm-1 三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)1900 1200 cm-1 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1600 400 cm-1 XY伸縮，伸縮， XH變形振動(dòng)區(qū)變形振動(dòng)區(qū)3:16:061 1 1 X X XHH H伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（4000 4000 4000 2500 2500 2500 cmcmcm-1 -1 -1 ）（1）OH 3650 3200 cm-1 確定確定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非極性溶劑中，濃度較小（稀溶液

12、）時(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)在非極性溶劑中，濃度較?。ㄏ∪芤海r(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。注意區(qū)分NH伸縮振動(dòng)：伸縮振動(dòng)：3500 3100 cm-1 3:16:06（2）不飽和碳原子上的）不飽和碳原子上的=CH（ CH ） CH 3300 cm-1 苯環(huán)上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 3100 cm-1 （3 3 3）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的C C CHH H3000 cm-1 以上以上 CH3 2960 cm-1 反對(duì)稱伸縮振動(dòng) 2870

13、cm-1 對(duì)稱伸縮振動(dòng) CH2 2930 cm-1 反對(duì)稱伸縮振動(dòng) 2850 cm-1 對(duì)稱伸縮振動(dòng) CH 2890 cm-1 弱吸收3000 cm-1 以下以下3:16:062叁鍵及累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)叁鍵及累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（2500 1900 cm-1 ）（1）RC CH （2100 2140 cm-1 ） RC CR （2190 2260 cm-1 ） R=R 時(shí)，無(wú)紅外活性時(shí)，無(wú)紅外活性 RC N （2260 2100 cm-1 ） 非共軛非共軛 2240 2260 cm-1 共軛共軛 2210 2230 cm-1 （2）N=C=O（2240-2275 cm-1 ），），N=C=S （

14、2085 cm-1 ） C=C=C （1915-2000 cm-1 ），），N=C=N （2120-2155 cm-1 ）3:16:063 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（ 1900 1200 cm-1 ）（1） RC=CR 1620 1680 cm-1 強(qiáng)度弱，強(qiáng)度弱， R=R（對(duì)稱對(duì)稱）時(shí)，時(shí)，無(wú)紅外活性。無(wú)紅外活性。（2）單核芳烴）單核芳烴 的的C=C鍵伸縮振動(dòng)（鍵伸縮振動(dòng)（1600、 1500 cm-1 ）3:16:06苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出現(xiàn)出現(xiàn) C-H和和C=C鍵的面內(nèi)鍵的面內(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來(lái)判斷取代基

15、位置。變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來(lái)判斷取代基位置。200016003:16:06（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。飽和醛飽和醛(酮酮)1740-1720 cm-1 ；強(qiáng)、尖；不飽和向低波移動(dòng)；強(qiáng)、尖；不飽和向低波移動(dòng)；醛，酮的區(qū)分？（費(fèi)米共振）醛，酮的區(qū)分？（費(fèi)米共振）3:16:064. XY伸縮振動(dòng)，伸縮振動(dòng)，XH 變形振動(dòng)區(qū)變形振動(dòng)區(qū) 1600 cm-1 （a） C-H，N-H的變形振動(dòng)；的變形振動(dòng)； （b） C-O，C-X的伸縮振動(dòng)；的伸縮振動(dòng)； C-C骨架振動(dòng)等。骨架振動(dòng)等。 （c） 順、反結(jié)構(gòu)

16、區(qū)分；順、反結(jié)構(gòu)區(qū)分； （d）精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。3:16:06c)C-H 變形振動(dòng)變形振動(dòng)(1000-700 cmcm-1-1 ) )面外變形 （=C-H） 1000-700 cmcm-1-1 （有價(jià)值）有價(jià)值）C CCCR1HHR2C CR1R2R3HC CR1R2R3R4RH （=C-H）970 cmcm-1-1（強(qiáng)）強(qiáng)） 790-850 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1） 610-700 cmcm-1-1（強(qiáng)）強(qiáng)） 2：1375-1225 cmcm-1-1弱）弱） C CR1HHR2C CR1HHHC CR1R2HHCCR2R1 （=C-H）800-650 cmcm-1-1（ 690 690 cm-cm-1 1）990 cmcm-1-1910910 cmcm-1-1 （強(qiáng)）強(qiáng)） 2：1850-1780 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（強(qiáng)）強(qiáng)） 2：1800-1780 cmcm-1-1 3:16:06基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)基基團(tuán)團(tuán)吸吸收收帶帶數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)r，